[發明專利]一種用于海水中裸鋼結構陰極保護的方法

有效

• 申請號: 201810254822.0
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108396323B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 杜敏;王煥煥;劉思奇;高榮杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C23F13/04
• 分類號: C23F13/04;C23F13/16
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

本發明公開了一種用于海水中裸鋼結構陰極保護的方法，包括以下步驟：（1）首先選擇犧牲陽極種類，再計算每一塊犧牲陽極發出的電流；以中期電流密度、犧牲陽極電化學容量計算犧牲陽極數量N₁；以末期陽極發出電流計算所需陽極數量N₂，比較N₁和N₂，選取較大值；（2）在被保護裸鋼結構的表面涂刷臨時性涂層；（3）按照通常施工方式在被保護的裸鋼結構上焊接步驟（1）計算數量的犧牲陽極。本發明與已有傳統犧牲陽極陰極保護方法相比較，可以節約陽極用量；同時減小構筑物承載量，節約成本，增加安全性；與傳統的涂裝與陰極保護聯合防護技術相比較，涂裝工藝簡化，涂層質量要求低，在初期起作用，節約了工序和施工占用時間，節約了成本。

技術領域

本發明涉及一種鋼結構的陰極保護的方法，特別涉及一種用于海水中裸鋼結構陰極保護的方法。

背景技術

遠離海岸的金屬構筑物往往采用犧牲陽極的陰極保護法進行防護。但是，陰極保護過程中存在初始大電流密度和中期小電流密度的矛盾，前者是后者的兩倍左右。針對海洋構筑物陰極保護初始大電流密度和中期小電流密度的矛盾，目前采用的措施有：(1)分別按照初期和中期電流密度進行設計計算，然后取較大值。這樣做的危害顯而易見：浪費資源；加大承載量，帶來安全隱患。(2)采用小質量陽極，增加陽極表面積，增大初始陽極發出電流密度。這種方法會增加陽極數量，增加安裝的工作量；同時可以調整的電流密度空間不大。(3)采用“異形”犧牲陽極，增加犧牲陽極初始表面積，增大初始陽極發出電流。這種方法的關鍵在于犧牲陽極的溶解形態，避免由于結構異常帶來的機械脫落。(4)采用復合犧牲陽極，陽極外部包覆工作電位更負的鎂合金或者鋁合金犧牲陽極，初期由外部活化陽極提供較大電流密度，中期和后期由內部傳統犧牲陽極提供保護電流。這種方法中鎂合金犧牲陽極由于電位過負，有過保護的隱患，故尚未有工程應用實例；更負電位鋁合金犧牲陽極的電化學性能尚未有充分的實際海上實驗數據，故也未有應用案例。

防腐涂層與陰極保護聯合防護的方法在海洋金屬構筑物的防護中得到了廣泛應用，可以減小保護電流密度值。但是涂層涂覆需要比較復雜的工序，對鋼結構表面狀態要求高，前處理復雜，施工周期長、造價高，而且過負的陰極保護電位還會加速涂層的陰極剝離，縮短涂層的服役壽命。

如果能找到一種前處理簡單且不存在屏蔽現象的臨時性涂層，實現海水中裸鋼結構的陰極保護，對節約成本、保障安全具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本發明目的是提供一種施工簡單、價廉、應用范圍廣的用于海水中裸鋼結構的陰極保護方法。

本發明通過對海水中裸鋼結構涂裝臨時性涂層并結合犧牲陽極的陰極保護法進行防護，臨時性涂層在陰極保護初期提供一定的防護作用，降低初期電流密度；隨著運行過程中涂層逐漸剝離，陰極保護形成的石灰質垢層逐漸沉積，繼續對金屬提供防護，使得陰極保護中、后期電流密度維持在較小值，解決陰極保護初期大電流密度和中期小電流密度的矛盾，并減少犧牲陽極的用量。

本發明具體的技術方案如下：

(1)犧牲陽極用量的計算：首先根據被保護裸鋼結構的面積、保護周期、海水電阻率等參數選擇犧牲陽極種類，再根據犧牲陽極工作電位和被保護體最小保護電位以及設計的犧牲陽極尺寸，計算每一塊犧牲陽極發出的電流；根據法拉第定律以中期電流密度、保護周期、犧牲陽極電化學容量計算犧牲陽極數量N₁；計算滿足后期電流所需陽極數量N₂，比較N₁和N₂，選取較大值。這是因為涂裝臨時性涂層后鋼結構所需初始電流密度為原始的40％，前述較大值犧牲陽極發出的電流可以滿足初始電流需求，因此作為設計的陽極數量。

(2)涂刷臨時性涂層：在被保護裸鋼結構的表面涂刷臨時性涂層；

采用臨時性涂層，該涂層是一類涂層，其具有涂刷簡單，刷涂和噴涂均可，可以隨著陰極電流逐漸剝離。